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Quando as “coisas” partem – Parte III

Edição 103 – Agosto de 2014
Por José Starosta

Partidas de capacitores

A injeção de energia reativa em instalações elétricas de baixa tensão com a instalação de capacitores já foi apresentada e discutida em colunas anteriores de “O setor elétrico” com diversas abordagens, incluindo, além dos aspectos de compensação do fator de potência em si, ressonância harmônica, velocidade de manobra, influência em operação com geradores e outras características (ver edições de janeiro de 2014, maio e junho de 2011, setembro de 2012 e outras).

Outro ponto que merece ser tratado são os aspectos relacionados às partidas e manobras dos capacitores. Este assunto tem sido reportado em diversas oportunidades tanto nas instalações elétricas de indústrias e prédios comerciais como em circuitos de distribuição de concessionárias em média tensão, configurando-se como um dos principais problemas de qualidade de energia discutidos. A Figura 1 A (comportamento da forma de onda de corrente) e a Figura 1 B (reflexo na forma de onda de tensão), extraídas de publicação do IEEE, apresentam exemplo de um transiente oscilatório causado pela partida de capacitor em situação “back to back”.

Os transientes podem atingir tensões instantâneas de até duas vezes a tensão nominal, em função do ângulo que ocorre a manobra. Devido aos componentes resistivos dos circuitos os valores típicos de sobretensão de manobra são da ordem de 1,1 a 1,6 vezes a tensão nominal. Alguns cuidados devem ser tomados quando se utilizam manobras mecânicas de contatores:

  • As cargas conectadas aos mesmos barramentos de alimentação dos bancos de capacitores (acionamentos dos motores e outras) estarão sujeitas a estes transientes causados pela manobra de capacitores.
  • Contatores de alimentação dos capacitores devem ser sobre dimensionados em relação àqueles aplicados em manobra de motores. Alguns destes dispositivos são equipados com bobinas de In-rush.
  • Contatores podem ter seus contatos danificados na ocorrência de desligamentos e religamentos consecutivos causados, por exemplo, por afundamentos de tensão.
  • Cargas podem ser afetadas quando as concessionárias manobram seus capacitores nas redes de distribuição.
  • Proteção a transientes e surtos devem ser especificadas.
  • Caso o capacitor seja mantido inserido no circuito em situação de baixa carga poderão ocorrer sobretensões até que os capacitores sejam desligados.

Manobra estática

A manobra estática de capacitores pode ser uma ferramenta que possibilita a injeção de energia reativa com a isenção de transientes de manobra (desde que o equipamento seja capaz de sincronizar a partida). A função denominada “zero crossing” permite que os capacitores sejam manobrados (quer na entrada ou na saída) sem transiente de manobra por conta de controle adequado. As Figuras 2 e 3 apresentam o comportamento da manobra de um banco de capacitores sem manobra sincronizada e outro com manobra sincronizada. Neste caso de manobra estática, o sistema não é submetido a estes transientes e não há problemas de transientes.

Os transientes ilustrados na Figura 2 são aleatórios e dependem do instante (na senoide) em que a manobra é efetuada; no caso do desligamento, parte da energia do capacitor será dissipada no contator e na rede causando transientes.

Capacitores devem possuir em seu corpo elementos de descarga como resistores ou reatores e só devem ser reinseridos nos circuitos após o descarregamento no caso de manobra convencional (mecânica).

A especificação da manobra depende fundamentalmente do tipo de carga que se está manobrando e os impactos na qualidade da energia das redes elétricas.

Continua na próxima edição…

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